JP7309110B2

JP7309110B2 - エンジンシステム

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Publication number: JP7309110B2
Application number: JP2017235528A
Authority: JP
Inventors: 裕増田; 潤寺本
Original assignee: E&s Du
Current assignee: E&s Du
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: JP2019100317A; CN111406150B; KR20200042004A; EP3722574A1; EP3722574A4; WO2019112036A1; KR102502627B1; DK3722574T3; EP3722574B1; CN111406150A

Description

本発明は、エンジンシステムに関するものである。

例えば、特許文献１には、クロスヘッドを有する大型往復ピストン燃焼エンジンが開示されている。特許文献１の大型往復ピストン燃焼エンジンは、重油などの液体燃料と天然ガス等の気体燃料との両方での稼働が可能とされるデュアルフュエルエンジンである。特許文献１の大型往復ピストン燃焼エンジンは、液体燃料による稼働に適する圧縮比と気体燃料による稼働に適する圧縮比との双方に対応するため、油圧によりピストンロッドを移動させることで圧縮比を変更させる調整機構をクロスヘッド部分に設けている。

特開２０１４－２０３７５号公報

上述のような圧縮比を変更する圧縮調整装置を有するエンジンシステムは、ピストンロッドの移動方向における位置を変更することにより、ピストンの下死点及び上死点位置を変更し、圧縮比を調整している。しかしながら、従来のエンジンシステムにおいては、ピストンロッドが移動した際についてもピストンにおける潤滑流体の供給タイミングが固定されている。このため、低圧縮比時と高圧縮比時とで、ピストンに対する潤滑流体の供給位置が異なり、シリンダ内に潤滑流体が十分に供給されない場合がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、可変圧縮機構を備えるエンジンシステムにおいて、潤滑流体を十分に供給させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンと接続されるピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動される流体室を有する可変圧縮装置を備えるエンジンシステムであって、上記ピストンが摺動されるシリンダに潤滑流体を供給する供給手段と、上記ピストンの位置情報を含む信号を出力する検出手段と、上記信号に基づいて上記供給手段を制御する制御手段とを有する、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記制御手段は、上記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、上記供給手段の上記潤滑流体の供給タイミングを変化させる、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第２の手段において、上記制御手段は、上記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、上記潤滑流体の単位時間当たりの供給量を予め設定された圧縮比に応じて調整させる、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第２または３の手段において、上記制御手段は、上記潤滑流体の１回あたりの供給量を増加させる、という構成を採用する。

第５の手段として、上記第１～４のいずれかの手段において、上記検出手段は、上記シリンダライナに設けられると共に上記ピストンの位置情報を含む信号を出力する、という構成を採用する。

第６の手段として、上記第１～５のいずれかの手段において、上記検出手段は、ピストンロッドに固定された被検出部の移動を非接触で検出するセンサ部を有する、という構成を採用する。

本発明によれば、制御手段が、ピストンロッドまたはピストンの位置に基づいて、潤滑流体の供給タイミングを変化させる。これにより、可変圧縮機構によりピストン位置を変更させる際に注油タイミングを変更し、ピストンに対して常に一定の位置で潤滑流体を供給させることができ、潤滑流体を十分に供給させることができる。

本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの断面図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す模式断面図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの位置検出部を示す斜視図である。本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの位置検出部を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明におけるエンジンシステム１００の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
本実施形態のエンジンシステム１００は、例えば大型タンカなど船舶に搭載され、図１に示すように、エンジン１と、過給機２００と、制御部３００（制御手段）とを有している。なお、本実施形態においては、過給機２００を補機として捉え、エンジン１（主機）と別体として説明する。但し、過給機２００をエンジン１の一部として構成することも可能である。

エンジン１は、多気筒のユニフロー掃気ディーゼルエンジンとされ、天然ガス等の気体燃料を重油などの液体燃料と共に燃焼させるガス運転モードと、重油などの液体燃料を燃焼させるディーゼル運転モードとを有している。なお、ガス運転モードでは、気体燃料のみを燃焼させても良い。このようなエンジン１は、架構２と、シリンダ部３と、ピストン４と、排気弁ユニット５と、ピストンロッド６と、クロスヘッド７と、油圧部８と、連接棒９と、クランク角センサ１０と、クランク軸１１と、掃気溜１２と、排気溜１３と、空気冷却器１４と、注油装置１５（供給手段）とを有している。また、シリンダ部３、ピストン４、排気弁ユニット５及びピストンロッド６により、気筒が構成されている。

架構２は、エンジン１の全体を支持する強度部材であり、クロスヘッド７、油圧部８及び連接棒９が収容されている。また、架構２は、内部において、クロスヘッド７の後述するクロスヘッドピン７ａが往復動可能とされている。

シリンダ部３は、円筒状のシリンダライナ３ａと、シリンダヘッド３ｂとシリンダジャケット３ｃとを有している。シリンダライナ３ａは、円筒状の部材であり、ピストン４との摺動面が内側に形成されている。このようなシリンダライナ３ａの内周面とピストン４とにより囲まれた空間が燃焼室Ｒ１とされている。また、シリンダライナ３ａの下部には、複数の掃気ポートＳが形成されている。掃気ポートＳは、シリンダライナ３ａの周面に沿って配列された開口であり、シリンダジャケット３ｃ内部の掃気室Ｒ２とシリンダライナ３ａの内側とを連通している。シリンダヘッド３ｂは、シリンダライナ３ａの上端部に設けられた蓋部材である。シリンダヘッド３ｂは、平面視において中央部に排気ポートＨが形成され、排気溜１３と接続されている。また、シリンダヘッド３ｂには、不図示の燃料噴射弁が設けられている。さらに、シリンダヘッド３ｂの燃料噴射弁の近傍には、不図示の筒内圧センサが設けられている。筒内圧センサは、燃焼室Ｒ１内の圧力を検出し、制御部３００へと送信している。シリンダジャケット３ｃは、架構２とシリンダライナ３ａとの間に設けられ、シリンダライナ３ａの下端部が挿入された円筒状の部材であり、内部に掃気室Ｒ２が形成されている。また、シリンダジャケット３ｃの掃気室Ｒ２は、掃気溜１２と接続されている。

ピストン４は、略円柱状とされ、後述するピストンロッド６と接続されてシリンダライナ３ａの内側に配置されている。また、ピストン４の外周面にはピストンリング４ａが設けられ、ピストンリング４ａにより、ピストン４とシリンダライナ３ａとの間隙を封止している。ピストン４は、燃焼室Ｒ１における圧力の変動により、ピストンロッド６を伴ってシリンダライナ３ａ内を摺動する。

排気弁ユニット５は、排気弁５ａと、排気弁筐５ｂと、排気弁駆動部５ｃとを有している。排気弁５ａは、シリンダヘッド３ｂの内側に設けられ、排気弁駆動部５ｃにより、シリンダ部３内の排気ポートＨを閉塞する。排気弁筐５ｂは、排気弁５ａの端部を収容する円筒形の筐体である。排気弁駆動部５ｃは、排気弁５ａをピストン４のストローク方向に沿う方向に移動させるアクチュエータである。

ピストンロッド６は、一端がピストン４と接続され、他端がクロスヘッドピン７ａと連結された長尺状部材である。ピストンロッド６の端部は、クロスヘッドピン７ａに挿入され、連接棒９が回転可能となるように連結されている。また、ピストンロッド６は、クロスヘッドピン７ａ側端部の一部の径が太く形成された太径部を有している。

クロスヘッド７は、図２に示すように、クロスヘッドピン７ａと、ガイドシュー７ｂと、蓋部材７ｃとを有している。クロスヘッドピン７ａは、ピストンロッド６と連接棒９とを移動可能に連結する円柱状部材であり、ピストンロッド６の端部が挿入される挿入空間に、作動油（作動流体）の供給及び排出が行われる油圧室Ｒ３（流体室）が形成される。クロスヘッドピン７ａには、中心よりも下側に、クロスヘッドピン７ａの軸方向に沿って貫通する出口孔Ｏが形成されている。出口孔Ｏは、ピストンロッド６の不図示の冷却流路を通過した冷却油が排出される開口である。内部また、クロスヘッドピン７ａには、油圧室Ｒ３と後述するプランジャポンプ８ｃとを接続する供給流路Ｒ４と、油圧室Ｒ３と後述するリリーフ弁８ｆとを接続するリリーフ流路Ｒ５とが設けられている。

ガイドシュー７ｂは、クロスヘッドピン７ａを回動可能に支持する部材であり、クロスヘッドピン７ａに伴ってピストン４のストローク方向に沿って不図示のガイドレール上を移動する。ガイドシュー７ｂがガイドレールに沿って移動することにより、クロスヘッドピン７ａは、回転運動と、ピストン４のストローク方向に沿う直線方向以外への移動が規制される。蓋部材７ｃは、クロスヘッドピン７ａの上部に固定され、ピストンロッド６の端部が挿入される環状部材である。このようなクロスヘッド７は、ピストン４の直線運動を連接棒９へと伝達している。

図３に示すように、油圧部８は、供給ポンプ８ａと、揺動管８ｂと、プランジャポンプ８ｃと、プランジャポンプ８ｃが有する第１逆止弁８ｄ及び第２逆止弁８ｅと、リリーフ弁８ｆとを有している。また、ピストンロッド６、クロスヘッド７、油圧部８、制御部３００及び位置検出部４００は、本発明における可変圧縮装置として機能する。

供給ポンプ８ａは、制御部３００からの指示に基づいて、不図示の作動油タンクから供給される作動油を昇圧してプランジャポンプ８ｃへと供給するポンプである。供給ポンプ８ａは、船舶のバッテリの電力により駆動され、燃焼室Ｒ１に液体燃料が供給されるよりも前に稼働することが可能である。揺動管８ｂは、供給ポンプ８ａと各気筒のプランジャポンプ８ｃとを接続する配管であり、クロスヘッドピン７ａに伴って移動するプランジャポンプ８ｃと、固定された供給ポンプ８ａとの間において、揺動可能とされている。

プランジャポンプ８ｃは、クロスヘッドピン７ａに固定されており、棒状のプランジャ８ｃ１と、プランジャ８ｃ１を摺動可能に収容する筒状のシリンダ８ｃ２と、プランジャ駆動部８ｃ３とを有している。プランジャポンプ８ｃは、プランジャ８ｃ１が不図示の駆動部と接続されることで、シリンダ８ｃ２内を摺動し、作動油を昇圧して油圧室Ｒ３へと供給する。また、シリンダ８ｃ２には、端部に設けられた作動油の吐出側の開口に第１逆止弁８ｄが設けられ、側周面に設けられた吸入側の開口に第２逆止弁８ｅが設けられている。プランジャ駆動部８ｃ３は、プランジャ８ｃ１に接続され、制御部３００からの指示に基づいてプランジャ８ｃ１を往復動させる。

第１逆止弁８ｄは、シリンダ８ｃ２の内側に向けて弁体が付勢されることで閉弁する構造とされ、油圧室Ｒ３に供給された作動油がシリンダ８ｃ２へと逆流することを防止している。また、第１逆止弁８ｄは、シリンダ８ｃ２内の作動油の圧力が第１逆止弁８ｄの付勢部材の付勢力（開弁圧力）以上となると、弁体が作動油に押されることにより開弁する。第２逆止弁８ｅは、シリンダ８ｃ２の外側に向けて付勢されており、シリンダ８ｃ２に供給された作動油が供給ポンプ８ａへと逆流することを防止している。また、第２逆止弁８ｅは、供給ポンプ８ａから供給される作動油の圧力が第２逆止弁８ｅの付勢部材の付勢力（開弁圧力）以上となると、弁体が作動油に押されることにより開弁する。なお、第１逆止弁８ｄは、開弁圧力が第２逆止弁８ｅの開弁圧力よりも高く、予め設定された圧縮比で運転される定常運転時においては、供給ポンプ８ａから供給される作動油の圧力により開弁することはない。

リリーフ弁８ｆは、クロスヘッドピン７ａに設けられ、本体部８ｆ１と、リリーフ弁駆動部８ｆ２とを有している。本体部８ｆ１は、油圧室Ｒ３及び不図示の作動油タンクに接続される弁である。リリーフ弁駆動部８ｆ２は、本体部８ｆ１の弁体に接続され、制御部３００からの指示に基づいて本体部８ｆ１を開閉弁する。リリーフ弁８ｆがリリーフ弁駆動部８ｆ２により開弁することで、油圧室Ｒ３に貯留された作動油が作動油タンクに戻される。

図１に示すように、連接棒９は、クロスヘッドピン７ａと連結されると共にクランク軸１１と連結されている長尺状部材である。連接棒９は、クロスヘッドピン７ａに伝えられたピストン４の直線運動を回転運動に変換している。クランク角センサ１０は、クランク軸１１のクランク角を計測するためのセンサであり、制御部３００へとクランク角を算出するためのクランクパルス信号を送信している。

クランク軸１１は、気筒に設けられる連接棒９に接続された長尺状の部材であり、それぞれの連接棒９により伝えられる回転運動により回転されることで、例えばスクリュー等に動力を伝える。掃気溜１２は、シリンダジャケット３ｃと過給機２００との間に設けられ、過給機２００により加圧された空気が流入する。また、掃気溜１２には、空気冷却器１４が内部に設けられている。排気溜１３は、各気筒の排気ポートＨと接続されると共に過給機２００と接続される管状部材である。排気ポートＨより排出されるガスは、排気溜１３に一時的に貯留されることにより、脈動を抑制した状態で過給機２００へと供給される。空気冷却器１４は、掃気溜１２内部の空気を冷却する装置である。

注油装置１５は、シリンダライナ３ａの排気ポートＨ側の外周に設けられ、シリンダライナ３ａの内側と外側とを連通する注油孔より、シリンダライナ３ａの内側（燃焼室Ｒ１）に向けて潤滑油（潤滑流体）を供給している。注油装置１５は、制御部３００からの指示に基づいて注油量及び注油タイミングを変更可能とされている。

過給機２００は、排気ポートＨより排出されたガスにより回転されるタービンにより、不図示の吸気ポートから吸入した空気を加圧して燃焼室Ｒ１に供給する装置である。

制御部３００は、船舶の操縦者による操作等に基づいて、燃料の供給量等を制御するコンピュータである。また、制御部３００は、油圧部８を制御することにより、燃焼室Ｒ１における圧縮比を変更する。具体的には、制御部３００は、筒内圧センサからの信号に基づいてピストンロッド６の位置情報を取得し、プランジャポンプ８ｃ、供給ポンプ８ａ及びリリーフ弁８ｆを制御し、油圧室Ｒ３における作動油の量を調整することにより、ピストンロッド６の位置を変更させて圧縮比を変更する。さらに、制御部３００は、ピストンロッド６の位置情報に基づいて、注油装置１５の注油量及び注油タイミングを変更する。

このようなエンジンシステム１００は、不図示の燃料噴射弁より燃焼室Ｒ１に噴射された燃料を着火、爆発させることによりピストン４をシリンダライナ３ａ内で摺動させ、クランク軸１１を回転させる装置である。詳述すると、燃焼室Ｒ１に供給された燃料は、掃気ポートＳより流入した空気と混合された後、ピストン４が上死点方向に向けて移動することにより圧縮されて温度が上昇し、自然着火する。また、液体燃料の場合には、燃焼室Ｒ１において温度上昇することにより気化し、自然着火する。

そして、燃焼室Ｒ１内の燃料が自然着火することで急激に膨張し、ピストン４には下死点方向に向けた圧力がかかる。これにより、ピストン４が下死点方向に移動し、ピストン４に伴ってピストンロッド６が移動され、連接棒９を介してクランク軸１１が回転される。さらに、ピストン４が下死点に移動されることで、掃気ポートＳより燃焼室Ｒ１へと加圧空気が流入する。排気弁ユニット５が駆動することで排気ポートＨが開き、燃焼室Ｒ１内の排気ガスが、加圧空気により排気溜１３へと押し出される。

圧縮比を大きくする場合には、制御部３００により供給ポンプ８ａが駆動され、プランジャポンプ８ｃに作動油が供給される。そして、制御部３００は、プランジャポンプ８ｃを駆動して作動油を、ピストンロッド６を持ち上げることが可能な圧力となるまで加圧し、油圧室Ｒ３へと作動油を供給する。油圧室Ｒ３の作動油の圧力により、ピストンロッド６の端部が持ち上がり、これに伴ってピストン４の上死点位置が上方（排気ポートＨ側）に移動される。

圧縮比を小さくする場合には、制御部３００によりリリーフ弁８ｆが駆動され、油圧室Ｒ３と不図示の作動油タンクとが連通状態となる。そして、ピストンロッド６の荷重が油圧室Ｒ３の作動油にかかり、油圧室Ｒ３内の作動油がリリーフ弁８ｆを介して作動油タンクへと押し出される。これにより、油圧室Ｒ３の作動油が減少し、ピストンロッド６が下方（クランク軸１１側）に移動され、これに伴ってピストン４の上死点位置が下方に移動される。

続いて、本実施形態におけるエンジンシステム１００の注油タイミングについて説明する。
注油装置１５は、図３～５に示すように、ピストン４が注油孔を通過するより前と、ピストン４のピストンリング４ａが注油孔を通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後との３回に分けて、シリンダライナ３ａの内側に潤滑油を供給している。例えば、注油装置１５による注油は、２サイクルに１度程度の間隔で実施される。これにより、ピストン４のピストンリング４ａに潤滑油が全て掻き出されることなく、シリンダライナ３ａの上端（排気ポートＨ側）にも潤滑油が行き渡るようになっている。

注油タイミングの制御において、制御部３００は、筒内圧センサからの入力に基づいて、ピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。具体的には、ピストンロッド６の高さ方向の位置は、以下の手順で算出される。
ピストン４が下死点に位置するときの筒内圧をＰ_０、ピストン４が上死点に位置するときの筒内圧をＰ_１としたとき、圧縮比εは、下記式１で示される。なおκは、ポリトロープ指数を示す。

制御部３００は、ピストンロッド位置取得部３１０により、筒内圧センサが出力する電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）から上記式１に基づいてシリンダ部３における圧縮比を算出する。さらに、制御部３００は、ピストンロッド位置取得部３１０により、圧縮比に基づいてピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。

制御部３００は、上述の手法で算出されたピストンロッド６の高さ方向の位置をリアルタイムで監視している。制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、ピストンロッド６が上方向（高圧縮比方向）に移動されていることを検知すると、注油装置１５に対して、３回の注油タイミングをそれぞれ低圧縮比時の注油タイミングよりも早めるように指示する。さらに、制御部３００は、ピストンロッド６が上方向に移動されている最中には、注油装置１５に対して、予め設定された圧縮比と注油量との相関を示すマップに基づいて、１回あたりの注油量を増加させる（調整させる）ことを指示する。なお、制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に応じて注油タイミングを徐々に変化させ、常に図３～５に示す注油タイミングとなるように注油装置１５に注油させる。すなわち、制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５に対して、ピストン４が注油孔を通過するより前と、ピストン４のピストンリング４ａが注油孔を通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後とに、潤滑油を注油させる。
また、ピストンロッド６が低圧縮比方向に移動される際には、注油タイミングを高圧縮比時の注油タイミングよりも遅らせる。

このような本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。

また、高圧縮比による運転に用いられる燃料（重油）は、腐食性が高く、シリンダライナ３ａを十分に潤滑させる必要がある。本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、ピストンロッド６が上方へと移動されている際には、注油装置１５による１回あたりの注油量を増加させる。これにより、高圧縮比による運転においても、十分に潤滑性を保持することができる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態の変形例を第２実施形態として説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態におけるエンジンシステム１００は、位置検出部４００（検出手段）を有している。位置検出部４００は、図６に示すように、磁気センサ４１０（センサ部）と、ロッド部４２０と、通信部４３０とを有している。磁気センサ４１０は、蓋部材７ｃに固定されており、後述するロッド４２１の移動に伴う磁界の変化により電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）を発生させるセンサである。

ロッド部４２０は、ロッド４２１と、保持部４２２と、付勢バネ４２３と、磁性部材４２４とを有している。ロッド４２１は、端部近傍に付勢バネ４２３を保持するフランジを有した棒状部材である。ロッド４２１は、保持部４２２と共に蓋部材７ｃに形成された貫通孔に挿入され、ピストンロッド６の延在方向に沿って配置され、付勢バネ４２３によりピストンロッド６の端部の太径部に押し付けられて固定されている。保持部４２２は、蓋部材７ｃに固定され、ロッド４２１が挿入された筒状部材である。ロッド４２１は、保持部４２２内を往復動可能とされている。付勢バネ４２３は、ロッド４２１のフランジと、ピストンロッド６の太径部との間に設けられ、ロッド４２１をピストンロッド６の太径部に向けて付勢している。磁性部材４２４は、等間隔で磁石が複数配列された部材であり、ロッド４２１の周面においてロッド４２１の延在方向に沿って設けられている。

通信部４３０は、磁気センサ４１０の検出した電気信号を制御部３００に無線通信により送信するテレメータである。

このような位置検出部４００は、ピストンロッド６の移動に伴ってロッド４２１が移動されると、磁性部材４２４が移動されることにより、磁気センサ４１０が検出する磁界が変化する。磁気センサ４１０は、このような磁界の変化を電気信号として出力する。
本実施形態においては、制御部３００は、位置検出部４００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の位置を算出する。

本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。さらに、本実施形態によれば、直接ピストンロッド６の高さ方向の位置を検出することができ、より正確なピストンロッド６の高さ方向の位置を把握できる。

［第３実施形態］
本実施形態におけるエンジンシステム１００は、位置検出部４００の代わりに、位置検出部５００（検出手段）を有している。位置検出部５００は、図７に示すように、センサ部５１０と、被検出部５２０とを有している。センサ部５１０は、掃気ポートＳよりも燃焼室Ｒ１から離れた位置であるシリンダライナ３ａの内周面下端側に埋設されて固定されている。センサ部５１０は、２つの被検出部５２０の移動に伴う被検出部５２０の表面との距離の変化により電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）を発生させるセンサである。

被検出部５２０は、ピストン４の摺動面下端側に設けられ、それぞれ、ピストン４の摺動方向に向けて等間隔で形成された複数の凹凸により構成されている。なお、被検出部５２０は、ピストン４に設けられるピストンリング４ａ（不図示）よりも下方（ピストンロッド６側）に設けられている。これにより、被検出部５２０は、ピストン４の摺動面における潤滑油の影響を受けにくい。

このような位置検出部５００は、ピストンロッド６の移動に伴ってピストン４が移動されると、センサ部５１０に対して被検出部５２０の凹凸が相対的に移動されることにより、センサ部５１０が検出する被検出部５２０との距離が変化する。センサ部５１０は、このような凹凸の変化、すなわち被検出部５２０の表面との相対的な距離の変化を電気信号として制御部３００に出力する。
本実施形態においては、制御部３００は、位置検出部５００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の位置を算出する。

本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。

さらに、センサ部５１０が架構２に固定されたシリンダライナ３ａに埋設されていることにより、センサ部５１０と制御部３００とを有線により容易に接続できる。したがって、センサ部５１０は、通信部等を設ける必要がなく、設置が容易である。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態においては、注油タイミングを３回設けるものとしたが、本発明はこれに限定されない。注油タイミングは、ピストン４の形状やエンジンの特性により、回数またはタイミングを変化させることが可能である。

また、ピストンロッド６の高さ方向の位置の検出手段は、上記実施形態に開示した形態に限定されるものではない。例えば、検出手段として備えられるレーザ距離計により、ピストンロッド６またはピストン４の位置を計測するものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、制御部３００がピストンロッド６が高圧縮比方向に移動される際に注油量を増加させるものとしたが、本発明はこれに限定されず、圧縮比と注油量との相関を示すマップに基づいて、注油量を減少または変化させないものとしてもよい。

１エンジン
２架構
３シリンダ部
３ａシリンダライナ
３ｂシリンダヘッド
３ｃシリンダジャケット
４ピストン
４ａピストンリング
５排気弁ユニット
５ピストン
５ａ排気弁
５ｂ排気弁筐
５ｃ排気弁駆動部
６直接ピストンロッド
６ピストンロッド
７クロスヘッド
７ａクロスヘッドピン
７ｂガイドシュー
７ｃ蓋部材
８油圧部
８ａ供給ポンプ
８ｂ揺動管
８ｃプランジャポンプ
８ｃ１プランジャ
８ｃ２シリンダ
８ｃ３プランジャ駆動部
８ｄ第１逆止弁
８ｅ第２逆止弁
８ｆリリーフ弁
８ｆ１本体部
８ｆ２リリーフ弁駆動部
９連接棒
１０クランク角センサ
１１クランク軸
１２掃気溜
１３排気溜
１４空気冷却器
１５注油装置
１００エンジンシステム
２００過給機
３００制御部
３１０ピストンロッド位置取得部
４００位置検出部
４１０磁気センサ
４１１凹凸部
４１２凹凸部
４２０ロッド部
４２１ロッド
４２２保持部
４２３付勢バネ
４２４磁性部材
４３０通信部
５００位置検出部
５１０センサ部
５２０被検出部
Ｈ排気ポート
Ｏ出口孔
Ｒ１燃焼室
Ｒ２掃気室
Ｒ３油圧室
Ｒ４供給流路
Ｒ５リリーフ流路
Ｓ掃気ポート

Claims

昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンと接続されるピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動される流体室を有する可変圧縮装置を備えるエンジンシステムであって、
前記ピストンが摺動されるシリンダに、当該シリンダの内側と外側とを連通する注油孔を介して潤滑流体を供給する供給手段と、
前記ピストンの位置情報を含む信号を出力する検出手段と、
前記信号に基づいて前記供給手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、前記ピストンロッドを低圧縮比方向に移動させた時よりも前記供給手段の前記潤滑流体の供給タイミングを早め、かつ、前記潤滑流体の単位時間当たりの供給量を前記圧縮比と前記供給量との相関を示すマップに基づいて増加させることを特徴とするエンジンシステム。
前記検出手段は、前記シリンダに設けられると共に前記ピストンの位置情報を含む信号を出力することを特徴とする請求項１記載のエンジンシステム。
前記検出手段は、前記ピストンロッドに固定された被検出部の移動を非接触で検出するセンサ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンシステム。